الدوائر الكهربائيه البسيطه
الدائره الكهربائية هي عبارة عن طريق ( من الأسلاك ) تمر عبره الكهرباء ، ولصنع دارة نحتاج إلى عمود ومصباح وأسلاك توصيل،
تستخدم الأسلاك لتوصيل مربطي المصباح بطرفي العمود ،ووظيفة العمود هي توليد تيار كهربائي يمر عبر الأسلاك إلى المصباح،
فيضيء عند مرور التيار فيه
تستخدم الأسلاك لتوصيل مربطي المصباح بطرفي العمود ،ووظيفة العمود هي توليد تيار كهربائي يمر عبر الأسلاك إلى المصباح،
فيضيء عند مرور التيار فيه
دوائر التوالي الكهربائيه
وصل ثلاثة طلاب مصباحين متماثلين بطرفي بطارية، كما هو موضح في الشكل.
وقبل إغلاقهم الدائرة الكهربائية طلب إليهم المعلم توقع سطوع المصباحين
التوقع
يعلم كل طالب منهم أن سطوع مصباح ما يعتمد على مقدار التيار المار فيه،
الطالب الأول توقع
أن المصباح الأقرب إلى القطب الموجب (+) للبطارية هو فقط الذي سيضيئ ؛ وذلك
لأن التيار سيستهلك جميعه على شكل طاقة حرارية وضوئية
.أما الطالب الثاني فتوقع أن
المصباح الأول سيستهلك جز ءا من التيار، وأن المصباح الثاني سيتوهج، ولكن بسطوع
أقل من المصباح الأول
أما الطالب الثالث فتوقع أن
يكون سطوع المصباحين متساويا لأن التيار عبارة عن تدفق للشحنات، والشحنات التيتخرج من المصباح الأول لا تجد لها أي منفذ آخر للحركة في الدائرة الكهربائية إلا منخلال المصباح الثاني
وأضاف الطالب الثالث
لأن التيار نفسه سيمر في كلٍّ من المصباحين فإن سطوعهما سيكون متساو يا. كيف
تتوقع أنت أن يكون سطوع المصباحين؟
التوقع الصحيح
توقع الطالب الثالث هو التوقع الصحيح
تذ كر ممّا تعلمته سابقا أن الشحنة لا تفنى ولا تستحدث.
ولأن للشحنة مسارا واحدا فقط تسلكه في هذه الدائرة الكهربائية، وهي لا تفنى، فإنه يجب أن تكون كمية الشحنة التي تدخل الدائرة الكهربائية مساوية للكمية التي تخرج
منها؛ وهذا يعني أن التيار يكون هو نفسه في أي جزء من أجزاء الدائرة. فإذا و صلت ثلاثة أجهزة أميتر
في الدائرة، كما هو موضح في الشكل 3- 4، فإن قراءة الأجهزة جميعها ستكون متساوية.
وتسمى مثل هذه الدائرة التي يمر في كلِّ جزء من أجزائها التيار نفسه دائرة التوالي.
إذا كان التيار متساويا في أجزاء الدائرة جميعها فما الذي يستهلكه المصباح لإنتاج
الطاقة الحرارية والضوئية؟
تذكر أن القدرة الكهربائية هي المعدل الزمني لتحوُّل الطاقة الكهربائية، و تمثل
بالعلاقة P = IV .
لذا إذا كان هناك فرق في الجهد أو هبوط في الجهد
عبر المصباح فإن الطاقة الكهربائية ستتحول من شكل إلى آخر من أشكال الطاقة
ولأن مقاومة المصباح تعرف
بالعلاقة R = V/I
، لذا يكون هناك فرق في الجهد على هذه المقاومة،
ويسمى أيضا الهبوط في الجهد .V = IR
يعلم كل طالب منهم أن سطوع مصباح ما يعتمد على مقدار التيار المار فيه،
الطالب الأول توقع
أن المصباح الأقرب إلى القطب الموجب (+) للبطارية هو فقط الذي سيضيئ ؛ وذلك
لأن التيار سيستهلك جميعه على شكل طاقة حرارية وضوئية
.أما الطالب الثاني فتوقع أن
المصباح الأول سيستهلك جز ءا من التيار، وأن المصباح الثاني سيتوهج، ولكن بسطوع
أقل من المصباح الأول
أما الطالب الثالث فتوقع أن
يكون سطوع المصباحين متساويا لأن التيار عبارة عن تدفق للشحنات، والشحنات التيتخرج من المصباح الأول لا تجد لها أي منفذ آخر للحركة في الدائرة الكهربائية إلا منخلال المصباح الثاني
وأضاف الطالب الثالث
لأن التيار نفسه سيمر في كلٍّ من المصباحين فإن سطوعهما سيكون متساو يا. كيف
تتوقع أنت أن يكون سطوع المصباحين؟
التوقع الصحيح
توقع الطالب الثالث هو التوقع الصحيح
تذ كر ممّا تعلمته سابقا أن الشحنة لا تفنى ولا تستحدث.
ولأن للشحنة مسارا واحدا فقط تسلكه في هذه الدائرة الكهربائية، وهي لا تفنى، فإنه يجب أن تكون كمية الشحنة التي تدخل الدائرة الكهربائية مساوية للكمية التي تخرج
منها؛ وهذا يعني أن التيار يكون هو نفسه في أي جزء من أجزاء الدائرة. فإذا و صلت ثلاثة أجهزة أميتر
في الدائرة، كما هو موضح في الشكل 3- 4، فإن قراءة الأجهزة جميعها ستكون متساوية.
وتسمى مثل هذه الدائرة التي يمر في كلِّ جزء من أجزائها التيار نفسه دائرة التوالي.
إذا كان التيار متساويا في أجزاء الدائرة جميعها فما الذي يستهلكه المصباح لإنتاج
الطاقة الحرارية والضوئية؟
تذكر أن القدرة الكهربائية هي المعدل الزمني لتحوُّل الطاقة الكهربائية، و تمثل
بالعلاقة P = IV .
لذا إذا كان هناك فرق في الجهد أو هبوط في الجهد
عبر المصباح فإن الطاقة الكهربائية ستتحول من شكل إلى آخر من أشكال الطاقة
ولأن مقاومة المصباح تعرف
بالعلاقة R = V/I
، لذا يكون هناك فرق في الجهد على هذه المقاومة،
ويسمى أيضا الهبوط في الجهد .V = IR
التيار والمقاومه في دائره التوالي
تعلمت من نموذج النهر الجبلي أن مجموع الانحدارات في
الارتفاع يساوي الانحدار الكلي من قمة الجبل وحتى الوصول إلى سفحه. وكذلك الأمر
في الدائرة الكهربائية؛ حيث تكون الزيادة في الجهد الذي يو فره المولد أو أ ي مصدر
طاقة مصدر V، مساوية مجموع الهبوط في الجهد في كلا المصباحين A و B، ويمكن تمثيلها
بالمعادلة:
VA + VB = مصدر V
الارتفاع يساوي الانحدار الكلي من قمة الجبل وحتى الوصول إلى سفحه. وكذلك الأمر
في الدائرة الكهربائية؛ حيث تكون الزيادة في الجهد الذي يو فره المولد أو أ ي مصدر
طاقة مصدر V، مساوية مجموع الهبوط في الجهد في كلا المصباحين A و B، ويمكن تمثيلها
بالمعادلة:
VA + VB = مصدر V
لإيجاد الهبوط في الجهد عبر مقا وم، اضرب مقدار التيار المار في الدائرة الكهربائية في
VA = IRA مقدار مقاومة ذلك المقاوم. ولأن التيار المار في كل من المصباحين هو نفسه فإن
و VB = IRB
، لذا يكون IRA + IRB =
مصدر V أو ( I(RA + RB = مصدر V.
ويمكن إيجاد التيار
يمكن استخدام الفكرة نفسها لتشمل أي عدد من المقاومات المتصلة على التوالي، وليس مقاومتين فقط. وسيمر التيار نفسه في هذه الدائرة الكهربائية إذا وضعنا فيها مقاوماواحدا
مقاومته R تساوي مجموع مقاومتي المصباحين،
وتسمى مثل هذه المقاومة
المقاومة المكافئة
للدائرة الكهربائية. إ ذا المقاومة المكافئة لمجموعة مقاومات موصولة على التوالي هي مجموع
المقاومات المفردة، و يعبر عنها بالمعادلة التالية
VA = IRA مقدار مقاومة ذلك المقاوم. ولأن التيار المار في كل من المصباحين هو نفسه فإن
و VB = IRB
، لذا يكون IRA + IRB =
مصدر V أو ( I(RA + RB = مصدر V.
ويمكن إيجاد التيار
يمكن استخدام الفكرة نفسها لتشمل أي عدد من المقاومات المتصلة على التوالي، وليس مقاومتين فقط. وسيمر التيار نفسه في هذه الدائرة الكهربائية إذا وضعنا فيها مقاوماواحدا
مقاومته R تساوي مجموع مقاومتي المصباحين،
وتسمى مثل هذه المقاومة
المقاومة المكافئة
للدائرة الكهربائية. إ ذا المقاومة المكافئة لمجموعة مقاومات موصولة على التوالي هي مجموع
المقاومات المفردة، و يعبر عنها بالمعادلة التالية
لاحظ أن المقاومة المكافئة في حالة التوصيل على التوالي تكون أكبر من أي مقاومة مفردة،
لذا إذا لم يتغير جهد البطارية فإن إضافة أجهزة جديدة على التوالي سيقلل من التيار المارفي
الدائرة. لحساب التيار في دائرة توا ل نحسب المقاومة المكافئة أولاً، ثم نستخدم المعادلة التالية: